食品級(jí)濕法磷酸在植物油脫膠中的應(yīng)用

楊曉健，王鳳霞，李文飛，胡國(guó)濤，張 丹

(1.中低品位磷礦及其共伴生資源高效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴陽(yáng)550016； 2.甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司，貴陽(yáng) 550000)

在油脂工業(yè)中，食用植物油主要有壓榨法和浸出法兩種制取工藝，以壓榨法、浸出法制得的未經(jīng)精煉的植物油，稱(chēng)為粗脂肪，俗稱(chēng)毛油。植物毛油主要成分為甘油三酯，此外還含有膠溶性的磷脂、蛋白質(zhì)、糖類(lèi)，脂溶性的游離脂肪酸、色素，以及多種微量元素(Ca、Mg、Fe、Cu)形成的配位化合物和鹽類(lèi)等[1-2]，因此植物毛油通常不能直接食用，必須經(jīng)過(guò)精煉處理。油脂精煉主要包括脫膠、脫酸、脫色、脫臭等工藝[3]，其中脫膠是植物油精煉中一道重要的工序，而毛油中的膠質(zhì)主要為磷脂，所以“脫膠”又稱(chēng)“脫磷”。毛油中的磷脂可分為水化磷脂和非水化磷脂；水化磷脂可以通過(guò)水化脫膠的方法去除，非水化磷脂需要先在毛油中加入一定量的有機(jī)酸(常用檸檬酸)或無(wú)機(jī)酸(常用磷酸)，將非水化磷脂轉(zhuǎn)化成水化磷脂，使得膠溶性的雜質(zhì)因吸水而膨脹、凝聚，進(jìn)而分離脫除[2,4]。脫膠效果直接影響后續(xù)脫酸、脫色、脫臭的效果，進(jìn)而影響精煉油的品質(zhì)[5-6]。因此，研究油脂酸化法脫膠，對(duì)油脂精煉工藝有重要的指導(dǎo)意義。

生產(chǎn)食品級(jí)磷酸主要有熱法工藝和濕法工藝：熱法工藝[7-8]是以磷硅石、礦石、焦炭等為原料，把磷礦石內(nèi)所含磷物質(zhì)還原成磷單質(zhì)，然后將黃磷置于空氣內(nèi)燃燒制得五氧化二磷，最后將五氧化二磷和水反應(yīng)制得磷酸，稱(chēng)之為熱法磷酸；濕法工藝[9-11]是采用強(qiáng)性無(wú)機(jī)酸使磷礦分解，然后過(guò)濾料漿以對(duì)粗磷酸進(jìn)行離析，并通過(guò)凈化(萃取、洗滌、精餾、脫色、濃縮、脫氟、漂白等工藝)以制取磷酸，稱(chēng)之為濕法磷酸。熱法磷酸生產(chǎn)工藝所制磷酸質(zhì)量好、濃度高，但由于能耗大、成本高，及在生產(chǎn)時(shí)伴有粉塵與毒性氣體的產(chǎn)生等因素，致使其在國(guó)際上的應(yīng)用比例正處于逐步降低的趨勢(shì)；濕法磷酸工藝相對(duì)熱法磷酸工藝生產(chǎn)成本可減少20%～30%，能耗降低2/3，經(jīng)過(guò)凈化[12-14]工序后，產(chǎn)品質(zhì)量甚至優(yōu)于熱法磷酸，尤其是重金屬含量比熱法磷酸低，目前國(guó)際上主要應(yīng)用于金屬表面處理及磷酸鹽制備等行業(yè)。食品行業(yè)主要采用熱法磷酸，對(duì)濕法磷酸的認(rèn)可度較低。現(xiàn)以食品級(jí)濕法磷酸為對(duì)象，研究其作為脫膠劑在植物油脫膠中的作用，并與食品級(jí)熱法磷酸對(duì)比脫膠效果，旨在為食品級(jí)濕法磷酸在植物油脫膠工藝中的應(yīng)用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

菜籽毛油、葵花籽毛油、大豆毛油、花生毛油，市售。鹽酸、氧化鋅、氫氧化鉀、濃硫酸、鉬酸鈉、硫酸聯(lián)氨、磷酸二氫鉀，均為分析純；食品級(jí)濕法磷酸(含量85%，液體，甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司)、食品級(jí)熱法磷酸(含量85%，液體，江蘇某磷酸廠)，產(chǎn)品指標(biāo)均符合GB 1886.15—2015要求。

DF-101S型磁力攪拌器，PE Lambda紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)，DFS-KW型恒溫水浴鍋，S10-3型電動(dòng)攪拌器，DB-XAB型石墨加熱板，TDL-5-A型高速離心機(jī)，BSA224S-CW型精密天平等。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 濕法磷酸與熱法磷酸用于植物油脫膠實(shí)驗(yàn)

取500 g植物毛油于1 000 mL燒杯中，將燒杯放入預(yù)先設(shè)定好溫度的水浴中進(jìn)行攪拌(300 r/min)，待溫度達(dá)到水浴溫度后，向燒杯中加入一定量85%磷酸溶液并持續(xù)攪拌一定時(shí)間，隨后向燒杯中加入一定量的同溫蒸餾水，繼續(xù)攪拌一段時(shí)間后取出，離心(3 000 r/min，30 min)，取上層油樣進(jìn)行分析。

1.2.2 磷脂含量的測(cè)定

參照GB/T 5537—2008《糧油檢驗(yàn) 磷脂含量的測(cè)定》第一法鉬藍(lán)比色法測(cè)定。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS17.0軟件中的One-Way ANOVA對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，多重比較(LSD)確定組間差異[15]，結(jié)果以“均值±標(biāo)準(zhǔn)偏差”表示，標(biāo)注相同字母(P>0.05)表示無(wú)差異，標(biāo)注不同字母(P<0.05)表示存在差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物油最佳脫膠工藝條件

植物油料的磷脂含量與蛋白質(zhì)含量有一定的相關(guān)性，因此油料不同，其磷脂含量和分布也有所不同。如大豆毛油、菜籽毛油、葵花籽毛油、花生毛油中磷脂含量分別為1.2%～3.2%、1.02%～1.20%、0.60%～0.84%、0.44%～0.62%[16]。因此，各種植物毛油脫膠工藝條件也不同。按照1.2.1方法，采用濕法磷酸，分別以脫膠溫度、加水量、水化時(shí)間、加酸量以及酸化時(shí)間5個(gè)因素為變量，以脫膠率為考察指標(biāo)進(jìn)行系列單因素和多因素實(shí)驗(yàn)，得到4種植物毛油的最佳脫膠工藝條件，結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可以看出，4種植物毛油脫膠工藝條件有所差異。

表1 不同植物毛油的最佳脫膠工藝條件

2.2 植物油脫膠對(duì)比實(shí)驗(yàn)

在4種植物毛油的最佳脫膠工藝條件下，設(shè)置植物毛油組(空白對(duì)照)、僅水化組(陰性對(duì)照)、濕法磷酸酸化-水化組和熱法磷酸酸化-水化組，按照1.2.1進(jìn)行脫膠，分別測(cè)定脫膠前后油脂中磷脂含量并計(jì)算脫膠率，結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 4種植物毛油最佳條件下的脫膠效果(n=6)

由表2可以看出，菜籽毛油、葵花籽毛油、大豆毛油、花生毛油僅水化后得到的平均脫膠率分別為86.72%、25.27%、37.28%和37.42%。菜籽毛油水化脫膠的效果顯著，而其余3種植物毛油僅水化脫膠效果不佳。

采用食品級(jí)濕法磷酸對(duì)菜籽毛油、葵花籽毛油、大豆毛油、花生毛油進(jìn)行脫膠，得到的平均脫膠率分別為95.95%、64.04%、83.59%、66.29%，相比僅水化組，分別提高了9.23、38.77、46.31、28.87個(gè)百分點(diǎn)；而采用食品級(jí)熱法磷酸對(duì)菜籽毛油、葵花籽毛油、大豆毛油、花生毛油進(jìn)行脫膠，得到的平均磷脂含量分別為0.39、0.85、0.44、0.22 mg/g，平均脫膠率分別為95.99%、63.12%、83.30%、66.68%。通過(guò)對(duì)比4種植物毛油脫膠率的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析結(jié)果可以看出，采用食品級(jí)濕法磷酸酸化-水化的脫膠效果顯著優(yōu)于僅水化脫膠，但與食品級(jí)熱法磷酸酸化-水化無(wú)顯著差異，說(shuō)明濕法磷酸與熱法磷酸在植物油脫膠過(guò)程中具有相同的功效。

2.3 植物油脫膠實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)性

分別對(duì)菜籽毛油、葵花籽毛油、大豆毛油、花生毛油進(jìn)行3次脫膠重現(xiàn)性實(shí)驗(yàn)，脫膠效果表現(xiàn)一致，因此濕法磷酸和熱法磷酸在對(duì)植物油的脫膠率上無(wú)顯著差異。

3 結(jié) 論

(1)通過(guò)對(duì)4種不同植物毛油進(jìn)行脫膠實(shí)驗(yàn)，得出4種植物毛油的最佳脫膠工藝參數(shù)，并且發(fā)現(xiàn)4種植物毛油最佳的脫膠溫度、加酸量、加水量、酸化時(shí)間和水化時(shí)間均有所差異，這也進(jìn)一步證明不同的植物油脫膠條件有所不同。

(2)對(duì)比濕法磷酸和熱法磷酸對(duì)菜籽毛油、葵花籽毛油、大豆毛油、花生毛油的脫膠效果，結(jié)果顯示采用濕法磷酸對(duì)菜籽毛油、葵花籽毛油、大豆毛油、花生毛油進(jìn)行脫膠，得到的平均脫膠率分別為95.95%、64.04%、83.59%、66.29%，而采用熱法磷酸其平均脫膠率分別為95.99%、63.12%、83.30%、66.68%。濕法磷酸和熱法磷酸對(duì)4種植物毛油的脫膠率不存在顯著差異，因此在油脂脫膠工藝中，食品級(jí)濕法磷酸與食品級(jí)熱法磷酸對(duì)植物毛油的脫膠效果相當(dāng)，為油脂脫膠工藝提供了一種性?xún)r(jià)比更高、安全、環(huán)保的脫膠助劑。